2. Расчет входной цепи.

Требуемую избирательность преселектора по побочным каналам приема можно обеспечить двумя колебательными контурами – во входной цепи и в УСЧ. Схема входной цепи представлена на рис. 1.

Рис. 1. Входная цепь.

В качестве антенны был выбран четвертьволновый штырь. При перестройке по диапазону вниз сопротивление такой антенны начинает принимать активно-емкостной характер, что значительно легче компенсировать при перестройке входного контура, чем вносимую индуктивность у длинной антенны. Поэтому расчет будет вестись на верхней частоте диапазона:

Основной недостаток супергетеродинного приемника – наличие зеркальных каналов приема. Этот эффект обусловлен тем, что в смесителе происходят как инвертирующее, так и неинвертирующее преобразования. При этом в полосу ФСС попадают сигналы как с основной частоты приема, так и с частоты зеркального канала:

Для обеспечения требуемого подавления сигналов на побочных каналах приема, оба колебательных контура преселектора должны обеспечивать ослабление по 20 дБ. В этом случае имеем:

,

где - ослабление;

- обобщенная расстройка.

В состав общей емкости контура входит емкость монтажа, паразитная емкость индуктивности, входная емкость транзистора, емкость, вносимая антенной и т.д. Таким образом общую емкость контура можно записать как

.

С высокой точностью можно предположить, что , , . При условии, что антенный контур настроен в резонанс, вносимая ей емкость будет ничтожно мала, поэтому

Чтобы обеспечить точную настройку контура входной цепи в резонанс, добавим переменный конденсатор С2, изменяющийся в пределах 10 (пФ). Если использовать варикапы BB164, то емкость варикапной матрицы при будет равна

(расчет приведен далее).

Пусть , , тогда

Так как используется варикапная матрица, то добиться конструктивной добротности выше 80 достаточно сложно, поэтому

Обозначим коэффициенты трансформации по напряжению автотрансформатора L1:

где - напряжение источника,

- напряжение, выделяемое в колебательном контуре.

Для передачи входной цепью максимальной мощности должно выполняться условие согласования:

Выбранная антенная на частоте имеет сопротивление , поэтому

Эквивалентное резонансное сопротивление контура и его эквивалентная добротность будут соответственно равны:

, что соответствует поставленной задаче.

Определим коэффициент передачи по напряжению. В режиме согласования имеем:

Коэффициент передачи по мощности:

Коэффициент шума:

3. Расчет усч.

УСЧ должен обладать высокой линейностью и коэффициентом усиления по мощности, удовлетворяющим следующему условию:

Схема УСЧ в составе преселектора приведена на рис. 2. Для реализации такого усилителя необходим транзистор с достаточно малой емкостью С₁₂. Иначе потребуются дополнительные меры по обеспечении устойчивости каскада.

Перечисленным требованиям отвечает транзистор BF998. Он имеет следующие характеристики: табл. 1.

Рис. 2. Преселектор.

Табл. 1. Характеристики транзистора BF998.

Символ	Параметр	Тип.	Макс.	Размерность
VDS	Напряжение сток-исток	-	12	В
ID	Ток стока	-	30	мА
Ptot	Полная рассеиваемая мощность	-	200	мВт
Tj	Рабочая температура	-	150	°C
│Yfs│	Крутизна переходной характеристики	24	-	мСм
Cig1-s	Входная емкость на первом затворе	2.1		пФ
Crs	Проходная емкость, f = 1 MHz	25	-	фФ
F	Коэффициент шума, f = 800 MHz	1	-	дБ

Чтобы усилитель оставался устойчивым, необходим небольшой коэффициент усиления. Удобнее всего коэффициент усиления регулировать напряжением на втором затворе.

Пускай . Тогда характеристики прибора будут выглядеть следующим образом: рис. 3, 4, 5

Рис. 3. Модель для определения характеристик усилительного прибора.

Рис. 4. Проходные характеристики транзистора при , .

Рис. 5. Выходные характеристики транзистора при , .

Зададимся рабочей точкой:

;

;

Тогда крутизна переходной характеристики и выходная проводимость будут соответственно равны:

Для обеспечения температурной стабилизации напряжение на R5 должно составлять не менее 20 от напряжения питания, поэтому

;

;

- выбираем по ряду Е24.

Пусть для увеличения входного сопротивления, следовательно

Сопротивления емкостей на рабочей частоте должны быть хотя бы на несколько порядоков меньше шунтируемых ими сопротивлений, поэтому:

Для обеспечения заданной избирательности по побочным каналам приема усилитель должен быть избирательным. При этом эквивалентная добротность колебательного контура должна быть не хуже . Оправдано использовать в УСЧ такой же колебательный контур, что и во входной цепи, поэтому:

Далее будут найдены коэффициент коэффициент трансформации и входное сопротивление смесителя. Они равны соответственно:

.

Так как проводимость мала по сравнению с собственными потерями контура, поэтому можно использовать полное включение транзистора в контур. Тогда эквивалентное сопротивление и эквивалентная добротность будут соответственно равны:

, что соответствует поставленной задаче.

Коэффициент усиления каскада по напряжению:

Коэффициент усиления каскада УСЧ по мощности:

.

Коэффициент усиления по напряжению преселектора;

Проверяем устойчивость усилителя:

;

, следовательно усилитель устойчив.

Коэффициент передачи по мощности преселектора:

;

, что соответствует поставленной задаче.

Потребляемый преселектором ток составляет:

Результат моделирования подтверждает все приведенные выше расчеты. Модель представлена на рис. 6. Результаты моделирования – на рис.7.

Рис. 6. Модель преселектора.

Рис. 7. Результат моделирования преселектора.

По результатам моделирования видно, что ослабление зеркального канала составляет приблизительно 45дБ.

При этом преселектор остается линейным при уровне выходного сигнала до 2 (В). Однако линейность по входу составляет 0,1 (В), поэтому можно говорит, что усилитель будут линейным только до 0,1 (В) входного сигнала.